CN202806557U - 一种集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统，其特征在于：它包括前视摄像头、后视摄像头、左视摄像头和右视摄像头四个方向的摄像头，图像采集模块，车辆行驶参数采集模块，电源模块，信号处理模块和人机界面模块；所述信号处理模块设置有畸变校正模块、车道线识别模块、车道偏离报警算法模块、报警信号输出模块、鸟瞰透视变换模块、图像拼接模块和全景俯视图输出模块。本实用新型是在一套全景泊车功能的硬件平台上实现了全景泊车和车道偏离报警功能，既提高了产品的集成度、系统的使用率和车内的舒适度，又降低了软、硬件成本。本实用新型能够广泛地应用于各种车辆中，有效地防止交通事故的发生。

Description

一种集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽车驾驶辅助系统，特别是关于一种可以自动切换全景泊车或车道偏离报警功能的驾驶辅助系统。 

背景技术

近年来，随着汽车产业的快速发展，人民生活水平的迅速提高，越来越多的汽车开始进入普通家庭，同时由于交通事故所引发的种种问题也在逐渐增多，因此人们对汽车驾驶的安全度也日益关注。 

当被动安全系统无法完全避免交通事故时，汽车主动安全系统应运而生。汽车主动安全系统（又称汽车驾驶辅助系统），有全景泊车辅助系统、车道偏离报警辅助系统等。全景泊车辅助系统能够实时提供驾驶员泊车所需要的汽车全景图像，消除汽车四周的视觉盲区，帮助驾驶员更加精准地泊车。车道偏离报警辅助系统可以通过报警的方式辅助驾驶员减少汽车因偏离行驶车道而发生的交通事故。由于目前的汽车驾驶辅助系统还不能同时提供上述两种系统所提供的功能，因此汽车驾驶员想要提高驾车的安全性，就需要在汽车上安装不同的汽车驾驶辅助系统。若同时安装几个汽车驾驶辅助系统，不但会增加硬件和软件成本，还会增加安装的复杂度，同时也会影响到车内空间的美观。 

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种既可以提高产品的集成度，降低产品的软、硬件成本；又可以优化车内空间的集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统。 

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统，它包括安装在汽车外面的前、后、左、右四个方向的摄像头，设置在驾驶室内的图像采集模块，车辆行驶参数采集模块，信号处理模块，人机界面模块和连接各用电设备的电源模块；所述信号处理模块设置有畸变校正模块、车道线识别模块、车道偏离报警算法模块、报警信号输出模块、鸟瞰透视变换模块、图像拼接模块和全景俯视图输出模块；所述信号处理模块根据读取的所述车辆行驶参数采集模块采集的车辆行驶参数，判断系统应该进入全景泊车功能模式还是车道偏离报警功能模式，并自动切换功能模式；当系统进入所述全景泊车功能模式时，所述图像采集模块启动各所述摄像头，并将各所述摄像头采集的模拟视频图像转换成数字视频图像后，传输给所述信号处理模块；经所述信号处理模块中的所述畸变校正模块进行畸变校正，所述鸟瞰透视变换模块进行透视变换，所述图像拼接模块进行图像拼接后，经所述全景俯视图输出模块呈现在所述人机界面模块上；当系统进入所述车道偏离报警功能模式时，所述图像采集模块启动相应的摄像头，并将所述摄像头采集的模拟视频图像转换成数字视频图像后，传输给所述信号处理模块；经所述信号处理模块中的所述畸变校正模块进行畸变校正，所述车道线识别算法模块进行车道线识别算法处理，所述车道偏离报警算法模块进行报警决策后，经所述报警信号输出模块将报警信号输出。

所述摄像头在每一个方向上设置的数量为一个以上。 

当系统进入车道偏离报警功能模式时，所述图像采集模块启动相应的摄像头为左视摄像头和右视摄像头。 

当系统进入车道偏离报警功能模式时，所述图像采集模块启动相应的摄像头为前视摄像头。 

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于在一套全景泊车功能硬件平台上集成了全景泊车功能和车道偏离报警功能，并实现了两个功能模式的自动切换，因此不但提高了产品的集成度和使用率，又降低了软、硬件成本，提高了车内空间的舒适度。2、本实用新型一旦通电就会自启动，信号处理模块能够根据车辆行驶参数采集模块的车辆行驶参数，自动判断当前应该进入全景泊车功能模式还是车道偏离报警功能模式，并且切换到相应的功能模式，无需人工干预，使用非常安全方便。3、本实用新型的各个模块可以根据不同的车型安装在不同的位置，能够方便灵活地实现全景泊车功能和车道偏离报警功能。本实用新型能够广泛地应用于各种车辆中，有效地防止交通事故的发生。 

附图说明

图1是本实用新型的硬件组成示意图 

图2是本实用新型主要模块在车中的布置位置示意图 

图3是本实用新型的功能实现模块流程图 

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细地描述。 

如图1所示，本实用新型的硬件主要包括前视摄像头1、后视摄像头2、左视摄像头3和右视摄像头4四个方向的摄像头，图像采集模块5，车辆行驶参数采集模块6，电源模块7，信号处理模块8和人机界面模块9。 

如图2所示，前视摄像头1安装在车头的车标附近，前视摄像头1的光轴以 2一定的俯仰角指向车辆的正前方；后视摄像头2安装在后保险杠或车牌上方，后视摄像头2的光轴以一定的俯仰角指向车辆正后方；左视摄像头3安装在左侧后视镜上，左视摄像头3的光轴垂直指向地面；右视摄像头4安装在右侧的后视镜上，右视摄像头4的光轴垂直指向地面。根据各种车辆布局的不同，可以将信号处理模块8和人机界面模块9安装在不同的位置，通常是将信号处理模块8安装在驾驶台右侧的下方，将人机界面模块9安装在车辆驾驶台的中央位置。 

具体实施方式

如图1所示，电源模块7分别给图像采集模块5、车辆行驶参数采集模块6、信号处理模块8和人机界面模块9进行供电。四个方向的摄像头通过模拟视频线10将采集到的模拟视频图像传输给图像采集模块5。图像采集模块5将模拟视频图像转换成数字视频图像后，通过数字视频线11传输给信号处理模块8。 

车辆行驶参数采集模块6通过CAN总线12将采集到的车辆行驶参数传输给信号处理模块8，其中车辆行驶参数包括车速，左、右转向信号，刹车信号，倒车信号等。信号处理模块8通过CAN总线12向车辆行驶参数采集模块6发出信号请求指令。 

信号处理模块8根据车辆行驶参数采集模块6采集到的车辆行驶参数，判断当前应该进入全景泊车功能模式还是车道偏离报警功能模式，然后通过I2C总线13发送指令给图像采集模块5，配置图像采集模块5中的寄存器，或者读取采集模块5中的寄存器中的数值，图像采集模块5通过I2C总线13接收信号处理模块8发送的指令，启动相应的摄像头，摄像头开始采集视频图像。 

信号处理模块8对输入的数字视频图像进行一系列处理后，通过CAN总线12将结果输出到人机界面模块9上。人机界面模块9通过CAN总线12向信号处理模块8发送系统的工作状态，比如开启、关闭、报警灵敏度等。 

在信号处理模块8中设置有畸变校正模块17、车道线识别模块18、车道偏离报警算法模块19、报警信号输出模块20、鸟瞰透视变换模块21、图像拼接模块22和全景俯视图输出模块23。其中： 

畸变校正模块17用于对输入的数字视频图像的畸变校正。对于相同的传感器和镜头，其畸变系数也是相同的，因此可以在摄像头标定时建立畸变校正查询表格，通过查表计算快速实现畸变校正。在本实例中，摄像头采用相同的传感器芯片，但是镜头视场角是各不相同的，因此需要建立4张不同的畸变校正表格。 

车道线识别模块18可以根据数字视频图像中的灰度突变检测车道线的边界点，然后进行Hough变换后拟合成车道线方程。如果采用前视摄像头1作为车道偏离报警功能模式的采集设备，可以识别车道线的内侧边缘或外侧边缘或中线。 如果采用左视摄像头3和右视摄像头4作为车道偏离报警功能模式的采集设备，需要识别车道线的外侧边缘，这是由于当车辆偏向一侧车道线时，车道线在该侧摄像头采集的视频图像中的位置总是从远离车辆的方向逐渐靠近车辆，当车道线被车辆遮挡时，车道线的内侧边缘总是先在图像中消失，因此，需要识别车道线的外侧边缘。 

车道偏离报警算法模块19用于对输入的数字视频图像的进行车道偏离报警算法处理。如果采用前视摄像头1作为车道偏离报警功能模式的采集设备，可以根据车体中心与车道线的相对位置、车辆行驶的行偏角和当前车辆的车辆行驶参数来判断车辆偏离车道的可能性。如果采用左视摄像头3和右视摄像头4作为车道偏离报警功能模式的采集设备，由于左视摄像头3和右视摄像头4安装在两个后视镜上，无法实时测量车道线与车辆的相对位置和车辆行驶的行偏角，但可以根据车道线在图像中位置的变化趋势和车辆行驶参数判断车辆偏离车道的可能性。当车辆靠近一侧车道线时，车道线在该侧图像中的位置总是从远离车辆的方向逐渐靠近车辆，当车道线被车辆遮挡时，车道线就会在图像中消失，则车辆具有偏离车道的趋势，系统触发报警机制。 

报警信号输出模块20用于输出车道偏离报警信号。由于车速较快，驾驶员不可能一直盯着人机界面模块9的显示器看，因此报警信号同时以语音信号和光电信号输出。 

鸟瞰透视变换模块21是为了让驾驶员更加清楚的看到车辆周围360度环境的视频图像，将周围环境的侧视图转换成鸟瞰图。四个方向的摄像头安装位置固定后，俯视图和鸟瞰图之间的转换系数也是固定的。 

图像拼接模块22是将四个方向的摄像头采集的俯视图拼接在一起，生成一幅车辆周围360度的全景俯视图。 

全景俯视图输出模块23是将图像拼接模块22拼接后的全景俯视图，通过CAN总线12输出人机界面模块9上。 

前视摄像头1的视场角和安装位置，会直接影响到车辆前方环境在视频图像中的显示，以及在视频图像内的距离，进而影响车道偏离报警的精准性。当采用前视摄像头1作车道偏离报警功能模式的采集设备时，通常需要车前15米、左右2.5米以内的道路信息，如果前视摄像头1的视野范围不能满足要求时，可以启动左视摄像头3和右视摄像头4。 

上述实施例中，信号处理模块8采用高性能DSP，实现图像信号快速处理、报警算法的逻辑计算等。 

上述实施例中，人机界面模块9除了显示器之外，还包括系统控制按钮等，显示器一般采用车辆原有的液晶屏。 

如图1、图3所示，本实用新型工作时包括以下步骤： 

1、信号处理模块8首先根据车辆行驶参数采集模块6采集到的车辆行驶参数，判断当前系统应该进入全景泊车功能模式还是车道偏离报警功能模式。当车辆处于倒车或车速低于20km/h时，进入全景泊车功能模式，如果车速高于20km/h时，则退出全景泊车功能模式；当车速大于40km/h时，进入车道偏离报警功能模式；当车速处于20km/h～40km/h的范围内，系统不进行任何实质操作。 

2、当系统进入车道偏离报警功能模式时，可以采用左视摄像头3和右视摄像头4作为车道偏离报警功能模式的采集设备。左视摄像头3和右视摄像头4采集车辆左右两侧道路信息的模拟视频图像，然后传输给图像采集模块5；图像采集模块5将模拟视频图像转换成数字视频图像后，传输给信号处理模块8；在信号处理模块8中，首先对输入的视频图像通过畸变校正模块17进行畸变校正，然后通过车道线识别算法模块18进行车道线识别算法得到处理后的图像；当车辆靠近或远离车道标志线时，车道偏离报警算法模块19会根据连续视频图像中车道线位置的变化趋势，决定是否需要进行报警，并将报警信号经报警信号输出模块20输出。 

当系统进入车道偏离报警功能模式时，也可以采用前视摄像头1作车道偏离报警功能模式的采集设备。 

3、当系统进入全景泊车功能模式时，启动四个方向的摄像头，采集车身周围360度的模拟视频图像后，传输给图像采集模块5；图像采集模块5将模拟视频图像转换成数字视频图像后，传输给信号处理模块8；在信号处理模块8中，对输入的视频图像依次通过畸变校正模块17进行畸变校正，通过鸟瞰透视变换模块21进行透视变换，通过图像拼接模块22进行图像拼接，最后经全景俯视图输出模块23呈现在人机界面模块9上。 

上述各实施例仅用于说明本实用新型，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。 

Claims (4)

1.一种集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统，其特征在于：它包括安装在汽车外面的前、后、左、右四个方向的摄像头，设置在驾驶室内的图像采集模块，车辆行驶参数采集模块，信号处理模块，人机界面模块和连接各用电设备的电源模块；所述信号处理模块设置有畸变校正模块、车道线识别模块、车道偏离报警算法模块、报警信号输出模块、鸟瞰透视变换模块、图像拼接模块和全景俯视图输出模块；

所述信号处理模块根据读取的所述车辆行驶参数采集模块采集的车辆行驶参数，判断系统应该进入全景泊车功能模式还是车道偏离报警功能模式，并自动切换功能模式；

当系统进入所述全景泊车功能模式时，所述图像采集模块启动各所述摄像头，并将各所述摄像头采集的模拟视频图像转换成数字视频图像后，传输给所述信号处理模块；经所述信号处理模块中的所述畸变校正模块进行畸变校正，所述鸟瞰透视变换模块进行透视变换，所述图像拼接模块进行图像拼接后，经所述全景俯视图输出模块呈现在所述人机界面模块上；

当系统进入所述车道偏离报警功能模式时，所述图像采集模块启动相应的摄像头，并将所述摄像头采集的模拟视频图像转换成数字视频图像后，传输给所述信号处理模块；经所述信号处理模块中的所述畸变校正模块进行畸变校正，所述车道线识别算法模块进行车道线识别算法处理，所述车道偏离报警算法模块进行报警决策后，经所述报警信号输出模块将报警信号输出。

2.根据权利要求1所述的一种集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统，其特征在于：所述摄像头在每一个方向上设置的数量为一个以上。

3.根据权利要求1或2所述的一种集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统，其特征在于：当系统进入车道偏离报警功能模式时，所述图像采集模块启动相应的摄像头为左视摄像头和右视摄像头。

4.根据权利要求1或2所述的一种集成全景泊车和车道偏离报警功能的驾驶辅助系统，其特征在于：当系统进入车道偏离报警功能模式时，所述图像采集模块启动相应的摄像头为前视摄像头。

Images